1.一种智能地域饮用水污染源检测设备,其特征在于包括云端主机、显示装置和航船(1);航船(1)内设置有光检测机构和图检测机构,分别进行水下的光学检测和水上的图像检测;航船(1)设置有太阳能电池(7),可以长时间运行;航船(1)内设置有GPS装置,可以在检测时实时定位;航船(1)将收集的位置信息、光学检测数据和图像检测数据发送至云端主机,云端主机根据位置信息、光学检测数据和图像检测数据综合处理的结果,在显示装置上显示疑似污染源位置;
所述航船(1)包括航船控制器、光检控制器、GPS、太阳能电池(7)、超声测距仪(10)、电池组、图检控制器、运动控制器;航船控制器连接光检控制器、GPS、太阳能电池(7)、超声测距仪(10)、电池组、图检控制器、运动控制器;光检控制器连接斩光器(63)、检测光源(64)、光探测器(65)、长光程池(6)、超声清洗器(68)、吹气装置;图检控制器连接颜色识别器,颜色识别器连接摄像头(9);运动控制器连接螺旋桨(3)和船舵(4);太阳能电池(7)为电池组充电;
航船(1)整体呈椭球状,包括椭球形外壳(2),水平方向的长度大于竖直方向的长度;椭球形外壳(2)水平方向的一端下侧设置有螺旋桨(3),螺旋桨(3)的下侧靠近椭球形外壳(2)中下部设置有船舵(4);螺旋桨(3)为航船(1)提供前进动力,船舵(4)控制航船(1)的前进方向;航船(1)椭球形外壳(2)的水平方向的赤道上间隔设置有多个超声测距仪(10),超声测距仪(10)测距方向与超声测距仪(10)所在位置的椭球形外壳(2)的切面垂直;
椭球型外壳的底部设置有光检测支架(5),光检测支架(5)底部连接有长光程池(6);长光程池(6)呈长方体形,长光程池(6)的较长边与椭球形外壳(2)的长轴平行;长光程池(6)的与椭球形外壳(2)的长轴垂直的两个面开放,保证水可以从长光程池(6)中穿过,长光程池(6)的其余四个面封闭;
椭球型外壳的顶部铺设有太阳能电池(7),太阳能电池(7)的顶部设置有摄像头支架(8)和摄像头(9),整个航船(1)的部件连接均采用密封连接,航船(1)底部的重量大于顶部的重量,因此航船(1)不会侧翻,且控制航船(1)的配重使得航船(1)在水中航行时,水面位于航船(1)的水平方向的赤道与太阳能电池(7)之间;
长光程池(6)的顶部设置有入光口(61)和出光口(62),入光口(61)和出光口(62)均与长光程池(6)的顶部具有一定的夹角,入光口(61)和出光口(62)均设置有密封窗,不会有水通过;入光口(61)的上部设置有斩光器(63),斩光器(63)的上部设置有检测光源(64),检测光源(64)发射全波段的光;斩光器(63)的透光部分布置有多个滤光片(631),斩波器旋转时,检测光源(64)发出的光会被不同的滤光片(631)过滤成多个波长的脉冲光,多个波长的脉冲光先后穿过入光口(61)进入长光程池(6);出光口(62)的上部设置有光探测器(65),光探测器(65)接收由入光口(61)射入并经过长光程池(6)反射的光,并将光信号转化成电信号;
长光程池(6)的顶面(66)和底面(67)为反射面,顶面(66)和底面(67)采用超疏水材料构成;超疏水材料在水下时,水不会与超疏水材料接触,从而超疏水材料的表面会保留一层空气薄膜,当光在水与空气的界面发生反射时,如果入射角度满足要求就会发生全反射;因此入光口(61)和出光口(62)的角度设置为保证光可以在长光程池(6)的顶面(66)和底面(67)发生多次全反射;
在长光程池(6)的顶面(66)和底面(67)的反射位置的外侧设置有多个超声清洗器(68),使用超声振动对反射位置可能存在的杂质进行振动去除;长光程池(6)的顶面(66)设置有进气管(69),进气管(69)的另一端连接吹气装置,进气管(69)用于在进行超声清洗时向长光程池(6)内吹入空气;
斩波器上滤光片(631)的透射波长对应于多个污染物的特征吸收波长,由于光源的发光曲线是已知的,因此由光检测器检测多种特征波长的吸收率数据;
航船控制器将检测到的多种特征波长的吸收率数据和检测时的GPS位置数据发送给云端主机。
2.根据权利要求1所述的一种智能地域饮用水污染源检测设备,其特征在于:
太阳能电池(7)铺设在航船(1)的顶部,太阳能电池(7)为航船(1)内部的电池组充电;
摄像头(9)拍摄角度对准水面,摄像头(9)拍摄的图像经过颜色识别器识别为颜色的RGB值,航船控制器将RGB值数据和拍摄时的GPS位置数据发送给云端主机。
3.根据权利要求2所述的一种智能地域饮用水污染源检测设备,其特征在于:
云端主机内部存储有水域的地图数据,云端主机将检测轨迹发送给航船控制器,航船控制器根据收到的检测轨迹进行航行,并同时进行光学检测和图像检测;当航船(1)将光学检测数据和图像检测数据发送回云端主机,云端主机自动计算该GPS位置对应的污染物种类和浓度数据,并将污染物种类和浓度数据显示在显示装置上;
云端主机将污染物浓度最大的位置进行标记,标记为疑似污染源。
4.根据权利要求3所述的一种智能地域饮用水污染源检测设备,其特征在于:
超声测距仪(10)间隔检测航船(1)与障碍物之间的距离,当检测到障碍物距离航船(1)小于阈值时,将警报信号发送至航船控制器,航船控制器根据发送警报的超声测距仪(10)的位置调整航行方向,避让障碍物。